JPS61114779A - 鋼板の塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼板、特に自動車車体に耐チッピング性、防
食性および物理的性能などのすぐれた塗膜を形成するた
めの塗装方法に関するものである。

自動車産業分野では塗膜の耐久性の問題、特に衝撃剥離
による塗膜の耐食性低下ならびに鋼材の腐食の進行の問
題が重視されつつある。特に、欧米の寒冷地域等では冬
季自動車道路の路面凍結を防止するために比較的粗粒に
粉砕した岩塩を多量に混入した砂利を敷くことが多く、
この種の道路を走行する自動車はその外面部において車
輪で跳ね上げられた岩塩粒子や小石が塗膜面に衝突し、
その衝撃により塗膜が局部的に車体上から全部剥離する
衝撃剥離現象、いわゆる゛°チッピング″を起すことが
屡々ある。この現象により、車体外面の被衝撃部の金属
面が露出し、すみやかに発錆すると共に腐蝕が進行する
。通常、チッピングによる塗膜の剥離は車体底部および
足まわり部に多いが、フードおよびルーフにまで発生し
約半年〜１年で局部的腐蝕がかなり顕著になることが知
られている。

このチッピングならびにこれに基因する腐食の進行を防
止するため、従来から車体の外部金属基体表面の化成処
理ならびに電着塗料、中塗塗料および上塗塗料について
各種の検討が加えられた。

例えば、化成処理において、結晶形の異なる燐酸鉄系皮
膜および燐酸亜鉛系皮膜の使用が検討されたが、かかる
化成処理によっては被衝撃部における塗膜の付着性を充
分に改善することは困難である。また、電着塗料および
上塗塗料についても該塗料に含有されている樹脂および
／または顔料について種々検討されてきたが、チッピン
グに耐え得る充分な付着性改善効果を有するものは今ま
で見い出すに至っていない。

また、中塗塗料組成物中に無機箔状顔料である絹雲母ま
たはタルク粉を含有せしめ、それによって該無機箔状顔
料による中塗塗膜層内のズリによる衝撃力の緩和および
／または分散を達成し、或いは中塗塗膜層内または電着
塗料塗面と中塗塗膜との境界面でのみ局部的に剥離を起
させるようにし、かくして電着塗料塗面の損傷を阻止し
、この無キズの電着塗料塗膜が防Ｉａ機能を確実に維持
することをねらったものであるが、車体の外面に加わる
衝撃力は一定でなく、かなり大きい場合もあって、これ
らの方法では中塗塗膜層内のズリによる緩和・分散能力
以上の衝撃力が加えられた場合には、その衝撃力を中塗
塗膜層のところで阻止しきれず被衝撃部が電着塗膜を含
むすべての塗膜に及び塗膜全体が金属基体面より剥離し
、その結果その部位はすみやかに発錆し腐食が進行する
という欠点がある。

そこで、本発明者らは、上述の問題点を改善するため、
通常の電着塗料、中塗塗料および上塗塗料からなる鋼板
の塗装系によって得られる仕上り外観と少なくとも同等
で、しかも耐チッピング性、物理的性質及び防食性に優
れた塗膜を形成する塗装方法を提供することを目的とし
て鋭意検討を重ねた結果本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、鋼板にカチオン型電着塗料
を塗装し、次いで該塗面に形成塗膜の静的ガラス転移温
度が−３０〜−６０℃である変性ポリオレフィン系樹脂
を主成分とするバリアーニートを塗装した後、中塗り塗
料および上塗り塗料を順次塗装することを特徴とする銅
板の塗装方法が提供される。

本発明の特徴は、鋼板にカチオン型電着塗料、中塗塗料
および上塗塗料を順次塗装する工程において、電着塗料
を塗装後、中塗塗料を塗装するに先立って、特定の組成
ならびら性状を有するバリアーコートを電着塗面にあら
かじめ塗装するところにある。その結果、耐チッピング
性、防食性、物理的性能などの著しくすぐれた塗膜を形
成することができたのである。

すなわち、ガラス転移温度を−３０〜−６０℃に調整し
たバリアーコート塗膜（ざらに好ましくは、後記のごと
く、−２０℃における該塗膜の引張り破断強度伸び率を
２００〜１０００％に調整してオフ）は、前記耐チツピ
ング性向上を目的とした中塗り塗膜などに比べて柔軟で
、しかも変性ポリオレフィン系樹脂に基因する特有の粘
弾性を有している。したがって、かかる物理的性質を有
せしめたバリアーコートを介して形成した中塗り塗膜〜
上塗り塗膜系表面に岩塩や小石などによる強い衝撃力が
加えられても、その衝撃エネルギーの殆どまたは全ては
該バリアーコート塗膜内に吸収されその下層の電着塗膜
にまで波及せず、しがも上塗りならびに中塗りの両塗膜
も物理的損傷を受けることが殆ど解消されたのである。

つまり、上記バリアーコート塗膜層が外部からのＩ！ｉ
撃力の緩衝作用を呈して耐チッピング性が著しく改良さ
れ、チッピングによる鋼板の発錆、腐食の発生を防止で
き、しかも岩塩、小石などの衝突による上塗り塗膜の劣
化も解消できたのである。

以下に、本発明の塗装方法について具体的に説明する。

鋼板二本発明の方法によって塗装せしめる被塗物であっ
て、カチオン電着塗装することが可能な金属表面を有す
る素材であれば何ら制限を受けない。例えば、鉄、銅、
アルミニウム、スズ、亜鉛ならびにこれらの金属を含む
合金、およびこれらの金属、合金のメッキ、もしくは蒸
着製品などがあげられ、具体的にはこれらを用いてなる
乗用車、トラック、サファリーカー、オートバイなどの
車体がある。また、該鋼板を、カチオン型電着塗料を塗
装するに先立って、あらかじめリン酸塩もしくはクロム
酸塩などで化成処理しておくことが好ましい。

カチオン型電着塗料：上記鋼板に塗装するための電着塗
料であって、それ自体公知のものが使用できる。該カチ
オン型Ｎ着塗料は有機酸もしくは無機酸で中和される塩
基性の水分散型樹脂、例えば樹脂骨格中に多数のアミノ
基を有するエポキシ系、アクリル系、ポリブタジェン系
などの樹脂を用いた水性塗料であって（樹脂はこれらの
みに限定されない）、該樹脂に中和剤、顔料（着色顔料
、体質顔料、防錆顔料など、顔料の配合量は樹脂固形分
１００重量部あたり４０重量部未満である）、親水性溶
剤、水、必要ならば硬化剤、架橋剤、添加剤などを配合
して常法により塗料化される。上記塩基性水分散型樹脂
（通常、親水性溶剤で溶かして用いる）を中和、水溶（
分散）化するための中和剤としては、酢酸、ヒドロキシ
ル酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、グリシンなどの有
機酸、硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸が使用できる。中
和剤の配合量は、上記樹脂の塩基価（約５０〜２００）
に対し中和当量的０．１〜０．４の範囲が適当である。

固形分１１度を約５〜４０重量％となるように脱イオン
水で希釈し、ｐＨを５．５〜８゜０の範囲内に保って常
法により前記網板に電着塗装するのである。電着塗装膜
厚は特に制限されないが、硬化塗膜にもとずいＣ１０〜
４０μが好ましく、約１４０〜２１０℃に加熱して塗膜
を硬化せしめるのである。

バリアーコート：カチオン電着塗面に塗装する組成物で
あって、形成塗膜の静的ガラス転移温度が−３０〜−６
０℃（好ましくは−４０〜−５５°Ｃ）である変性ポリ
オレフィン系樹脂を主成分とする。すなわち、変性ポリ
オレフィン系樹脂としては例えば、プロピレン−エチレ
ン共重合体（モル比で、４０〜８０　：　６０〜２０％
が好適）に、塩素化ポリオレフィン（塩素化率的１〜６
０％）を１〜５０重量部、好ましくは１０〜２０重量部
（いずれも該共重合体１００重最部あたり）を配合して
なる混合物、または上記プロピレン−エチレン共重合体
１００重量部あたりにマレイン酸もしくは無水マレイン
酸を０．１〜５０重量部、好ましくは０９３〜２０重量
部グラフト重合せしめた樹脂などがあげられる。本発明
では、これらの変性ポリオレフィン系樹脂自体が上記範
囲内の静的ガラス転移温度を有していればそれ自体でバ
リアーコートとして使用できるが、上記範囲から逸脱し
ていたりあるいは範囲内であっても静的ガラス転移温度
を変化させたいなどの場合、必要に応じて粘性付与剤を
配合することができる。該粘性付与剤としては、変性ポ
リオレフィン系樹脂との相溶性が良好な例えば、ロジン
、石油樹脂（クマロン）、エステルガム、ポリブタジェ
ン、エポキシ変性ポリブタジェン、低分子量脂肪族エポ
キシ樹脂、低分子量脂肪族ビスフェノールタイプエポキ
シ樹脂、ポリオキシテトラメチレングリコール、酢酸ビ
ニル変性ポリエチレンなどがあげられ、これらの配合量
は上記変性ポリオレフィン系樹脂１００重量部あたり１
〜５０重量部が好ましい。また、バリアーコートの塗装
性向上のために、上記成分を有機溶剤によって溶解もし
くは分散させておくことが好ましく、有機溶剤とし−Ｃ
は、例えばベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族
炭化水素、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなど
の脂肪族系炭化水素、トリクロルエチレン、パークロル
エチレン、ジクロルエチレン、ジクロルエタン、ジクロ
ルベンゼンなどの塩素化炭化水素などがあげられる。

本発明において、該バリアーコートの形成塗膜に関し、
静的ガラス転移温度が前記範囲内に含まれていることは
必須であるが、さらに、該塗膜の引張り破断強度伸び率
が一２０°Ｃ雰囲気で２００〜１０００％であることが
好ましい。また、形成塗膜の静的ガラス転移温度が−３
０’Ｃよりも高くなると本発明の前記目的が達成できず
、−６０℃よりも高くなると塗膜性能、特に耐水性、付
着性などが低下するので好ましくない。さらに、該バリ
アーコートには体質顔料、着色顔料（防食顔料は除く）
などを配合してもさしつかえない。これらの顔料の配合
量は変性ポリオレフィン系樹脂１００重量部あたり１０
〜１００重量部が好ましい。

本発明において、これらのバリアーコートはカチオン型
電着塗膜面に塗装するのであるが、塗装方法は限定され
ず、例えばスプレー塗装、ハケ塗り、浸漬塗装、溶融塗
装、静電塗装などがあり、塗装膜厚は形成塗膜にもとす
いて１〜２０μ、特に５〜１０μが好ましい。

なお、本発明で用いるバリアーコートの形成塗膜の静的
ガラス転移温度は示差走査型熱量計（第二精工金製ＤＳ
Ｃ−１０型）で測定した値であり、引張破断強度伸び率
は、恒温槽付万能引張試験機（島津製作所オートグラフ
Ｓ−Ｄ型）を用いて測定した値であり、試料の長さは２
０ｍｍ１引張速度は２０　ｍｍ／分で行なった。これら
の測定に使用した試料は、該バリアーコートを形成塗膜
にもとずいて２５μになるようにブリキ板に塗装し、１
２０℃で３０分焼付けたのち、水銀アマルガム法により
単離したものを使用した。

バリアーコート塗膜面に中塗り塗料を塗装するにあたり
、該バリアーコートはあらがじめ焼付けておくことが好
ましいが、焼付けることなくウェットオンウェットで中
塗り塗料を塗装してもざしつかえない。焼付温度は８０
〜１６０”Ｃ１特に８０〜１３０℃が適している。

中塗り塗料二上記バリアーコート塗面に塗装する塗料で
あって、付着性、平滑性、鮮映性、耐オーバーベイク性
、耐候性などのすぐれたそれ自体公知の中塗り塗料が使
用できる。具体的には、油長３０％以下の短波、超短波
アルキド樹脂もしくはオイルフリーポリエステル樹脂と
アミノ樹脂とをビヒクル主成分とする有機溶液形熱硬化
性中塗り塗料があげられる。これらのアルキド樹脂およ
びポリエステル樹脂は、水酸基＃Ｊ６０〜１４０、酸価
５〜２０１しかも変性油として不飽和油（もしくは不飽
和脂肪酸）を用いたものが好ましく、アミノ樹脂は、ア
ルキル（炭素数１〜５）エーテル化したメラミン樹脂、
尿素樹脂ベンゾグアナミン樹脂などが適している。これ
らの配合比は固形分重量にもとずいてアルキド樹脂およ
び（または）オイルフリーポリエステル樹脂６５〜８５
％、特に７０〜８０％、アミノ樹脂３５〜１５％、特に
３０〜２０％であることが好ましい。ざらに、上記アミ
ノ樹脂をポリイソシアネート化合物やブロック化ポリイ
ソシアネート化合物に代えることができる。また、該中
塗り塗料の形態は、有機溶液型が最も好ましいが、上記
ビヒクル成分を用いた非水分散液、ハイソリッド型、水
溶液型、水分散液型などであってもさしつかえない。本
発明では、中塗り塗膜の硬度（鉛筆硬度）は３Ｂ〜２Ｈ
（２０℃、すりきず法による〉の範囲にあることが好ま
しい。ざらに、該中塗り塗料には、体質顔料、着色顔料
、その他塗料用添加剤などを必要に応じて配合すること
ができる。

本発明において、上記バリアーコート塗膜面への中塗り
塗料の塗装は前記バリアーコートと同様な方法で行なえ
、塗装膜厚は硬化塗膜にもとすいて１０〜５０μの範囲
が好ましく、塗膜の硬化温度はビヒクル成分によって異
なり、加熱硬化せしめる場合は８０〜１７０℃、特に１
２０〜１５０℃の温度で加熱することが好ましい。

上塗り塗料：前記中塗り塗面に塗装する塗料であって、
被塗物に美粧性を付与するものである。

具体的には、仕上り外観（鮮映性、平滑性、光沢など）
、耐候性（光沢保持性、保色性、耐白亜化性など）、耐
薬品性、耐水性、耐湿性、硬化性などのす“ぐれた塗膜
を形成するそれ自体すでに公知の塗料が使用でき、例え
ば、アミン・アクリル樹脂系、アミン・アルキド樹脂系
、アミン・ポリエステル樹脂系などをビヒクル主成分と
する塗料があげられる。これらの塗料の形態は特に制限
されず、有機溶液型、非水分散液型、水溶（分散）波型
、粉体型、ハイソリッド型などで使用できる。

塗膜の形成は、常温乾燥、加熱乾燥、活性エネルギー線
照射などによって行なわれる。本発明において、これら
の上塗り塗料の形成塗膜は、鉛筆硬度が２Ｂ〜３Ｈ（２
０℃、すりきず法による）の範囲内にあることがのぞま
しい。

本発明において用いる上塗り塗料は、上記のビヒクル主
成分を用いた塗料にメタリック顔料および（または）着
色顔料を配合したエナメル塗料とこれらの顔料を全くも
しくは殆ど含まないクリヤー塗料に分類される。そして
、これらの塗料を用いて上塗り塗膜を形成する方法とし
て、例えば、■メタリック顔料、必要に応じ着色顔料を
配合してなるメタリック塗料または着色顔料を配合して
なるソリッドカラー塗料を塗装し、加熱硬化する（１コ
一ト１ベーク方式によるメタリックまたはソリッドカラ
ー仕上げ）。

■メタリック塗料またはソリッドカラー塗料を塗装し、
加熱硬化した後、ざらにクリヤー塗料を塗装し、再度加
熱硬化する（２コ一ト２ベーク方式によるメタリックま
たはソリッドカラー仕上げ）。

■メタリック塗料またはソリッドカラー塗料を塗装し、
続いてクリヤー塗料を塗装した後、加熱しＴ、該両室膜
を同時に硬化する（２コート１べ−り方式によるメタリ
ックまたはソリッドカラー仕上げ）。

これらの上塗り塗料は、スプレー塗装、静電塗装などで
塗装することが好ましい。また、塗ＨＨ厚は、乾燥塗膜
に基いて、上記■では２５〜４０μ、上記■、■では、
メタリック塗料ならびにソリッドカラー塗料は１０〜３
０μ、クリヤー塗料は２５〜５０μがそれぞれ好ましい
。加熱条件はビヒクル成分によって任意に採択できるが
、８０〜１７０℃、特に１２０〜１５０℃で１０〜４０
分が好ましい。

上記のようにして、鋼板にカチオン電着塗装−バリアー
コート塗装−中塗り塗装−上塗り塗装によって形成した
塗膜の性能は、バリアーコート塗装を省略して形成した
塗膜に比べて、仕上り外観（例えば、平滑性、光沢、鮮
映性など）、耐水性、耐候性などは少なくとも同等であ
るが、特に耐チッピング性、防食性、物理的性質などが
著しく改良されたのである。

次に、本発明に関する実施例および比較例について説明
する。

■試　料 （１）鋼板：ボンデライト＃３０３０　（日本パーカー
ライジング＠Ｊ製、リン酸亜鉛系〉で化成処理した亜鉛
メッキ鋼板（大きさ　３００Ｘ９０ＸＯ，８ｍｍ） （２）カチオン型電着塗料：ニレクロン＃９２００（関
西ペイント＠製、エポキシポリアミド系カチオン型電着
塗料、グレー色〉 （３）バリアーコート （Ａ）：プロピレン−エチレン共重合体にマレイン酸を
グラフト重合せしめた樹脂の有機液体（静的ガラス転移
温度−４３℃、−２０℃における引張り破断強度伸び率
４１０％）。

（Ｂ）：上記（Ａ＞の衝折１ｏｏｉ量部あたりロジンを
１０重量部混合した樹脂の有機液体（静的ガラス転゛移
温度−５２℃、−２０’Ｃにおける引張り破断強度伸び
率７００％）。

（Ｃ）：プロピレン−エチレン共重合体にマレイン酸を
グラフト重合せしめた樹脂の有機液体く静的ガラス転移
温度＋５℃）。

（４）中塗り塗料ニアミラツクＮ−２シーラー（関西ペ
イント■製、アミンポリエステル樹脂系中塗り塗料） （５）上塗り塗料 （Ａ）ニアミラツクホワイト（関西ペイント■製、アミ
ノアルキド樹脂系上塗り塗料、１コ一ト１ベーク用白色
塗料、鉛筆硬度Ｈ（２０℃））（Ｂ）：マジクロンシル
バー（関西ペイントＵ製、アミノアクリル樹脂系上塗り
塗料、２コート１ベーク用シルバーメタリツク塗料、鉛
筆硬度Ｈ（２０℃）） （Ｃ）：マジクロンクリヤー〈関西ペイント■製、アミ
ノアクリル樹脂系上塗り塗料、２コート１ベーク用クリ
ヤー塗料、鉛筆硬度Ｈ（２０℃）） ■実施例　比較例 上記試料を用いて鋼板にカチオン電＠塗料、バリアーコ
ート、中塗り塗料および上塗り塗料を第１表に示したご
とく塗装した。

第１表において、膜厚は乾燥硬化塗膜にもとすくもので
あり、実施例２．３．５および比較例２．４の上塗り塗
装は２コ一ト１ベーク方式による。

■性能試験結果 上記の実施例および比較例において塗装した塗板を用い
て塗膜性能試験を行なった。その結果を第２表に示した
。

試験方法 （＊１）耐チッピング性： （１）試験機器：　Ｑ−Ｇ−Ｒグラベロメーター（Ｑパ
ネル会社製品） （２）吹付けられる石：直径約１５〜２０ｍ／ｍの砕石 （３）吹付けられる石の容量：約５ＱＱｍｌ（４）吹付
はエアー圧カニ約４ｋｇ／ｃ１（５）試験時の温度：約
２０℃ 試験片を試験片保持台にとりつけ、約４に９／Ｃ１の吹
付はエアー圧力で約５００１の砕石粒を試験片に発射せ
しめた後、その塗面状態および耐塩水噴霧性を評価した
。塗面状態は目視観察し次のような基準で評価し、耐塩
水噴霧性は試験片をＪＩＳＺ２３７１によつＣ２４０時
間、塩水噴霧試験を行ない、被衝撃部からの発錆の有無
、腐食状態を観察した。

◎（良）：上塗り塗膜の一部に衝撃によるキズが極く僅
か認められる程度で、電着塗膜の剥離を全く認めず。

Δ〈やヤ不良）二上塗りおよび中塗り塗膜に衝撃による
キズが多く認められ、しかも電着塗膜の剥れも散見。

×（不良）二上塗りおよび中塗り塗膜の大部分が剥離し
、被衝撃部およびその周辺を含めた被衝撃部の電着塗膜
が剥離。

（＊２）耐衝撃性： ＪＩＳ　　Ｋ５４００−１９７９　６．１３．３Ｂ法に
準じて、０℃の雰囲気下において行なった。

重さ５００ｇのおもりを５ＱＣ１１の高さから落下して
塗膜の損傷を調べた。

（＊３）付着性： ＪＩＳ　　Ｋ５４００−１９７９　６．１５に準じて塗
膜にゴバン目を作り、その表面に粘着セロハンテープを
貼着し、急げきに剥した後の塗面を評価した。

（＊４）耐水性： ４０℃の水に１０日間浸漬した後の塗面を評価した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板にカチオン型電着塗料を塗装し、次いで該塗面に形
   成塗膜の静的ガラス転移温度が−３０〜−６０℃である
   変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とするバリアーコー
   トを塗装した後に、中塗り塗料および上塗り塗料を塗装
   することを特徴とする鋼板の塗装方法。